KR101015884B1 - Tauch panel driving circuit deleting a current due to the heat of finger and touch panel comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치 패널의 구동회로 및 이를 포함하는 터치 패널에 관한 것으로, 제1 전압 전원과 센싱 노드 사이에 연결되어 외부로부터 입사되는 빛과 손가락 열에 의하여 발생하는 제1 전류를 생성하는 제1 포토 다이오드, 상기 센싱 노드와 제2 전압 전원 사이에 연결되어 손가락 열에 의하여 발생하는 제2 전류를 생성하며, 외부로부터 입사되는 빛이 차단되는 제2 포토 다이오드, 및 상기 센싱 노드에서 상기 제1 전류로부터 상기 제2 전류를 제거함으로써 손가락 열에 영향을 받지 않고 외부로부터 입사되는 빛의 휘도를 측정하는 증폭 회로를 포함하는 광센싱 터치 패널의 구동회로를 제공하여 손가락 온도에 의하여 발생하는 전류 성분을 제거할 수 있게 되며, 따라서 정확한 광의 휘도 감지가 가능하게 된다.The present invention relates to a driving circuit of a touch panel and a touch panel including the same. A first photodiode connected between a first voltage power source and a sensing node to generate a first current generated by light and finger heat incident from the outside. A second photodiode connected between the sensing node and a second voltage power source to generate a second current generated by a finger heat, and blocking light incident from the outside; and the second current from the first current at the sensing node; 2 by removing the current to provide a driving circuit of the light-sensing touch panel including an amplifier circuit for measuring the brightness of the light incident from the outside without being affected by the finger heat to remove the current component caused by the finger temperature. Therefore, accurate brightness of light can be detected.
Description
본 발명은 터치 패널의 구동회로 및 이를 포함하는 터치 패널에 관한 것으로, 특히 광 센싱 방식의 터치 패널의 구동회로 및 이를 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit of a touch panel and a touch panel including the same, and more particularly, to a driving circuit of a light sensing type touch panel and a touch panel including the same.
종래에는 컴퓨터에서 입력 신호를 인가하는 방법으로 마우스나 키보드 등이 사용되었다. 또한 디지털 TV에서 사용자가 특정 기능을 선택하기 위하여 리모컨이 사용되었다. 그러나 마우스, 키보드, 리모컨 등의 조작이 서투른 사용자는 이러한 입력 장치를 사용하는데 불편함을 느끼기 마련이다.Conventionally, a mouse or a keyboard is used as a method for applying an input signal from a computer. In addition, the remote control is used to select a specific function in the digital TV. However, a user who is not good at using a mouse, a keyboard, or a remote controller may feel uncomfortable using the input device.
터치 패널 또는 터치 스크린은 상기 언급한 사용자의 불편함을 해소시킬 수 있는 새로운 개념의 입력 장치이다. 터치 패널이란 기존에 마우스 등으로 수행하였던 명령 신호의 입력을 손가락이나 펜 등을 사용자가 디스플레이 패널 위에 직접 접촉함으로 인하여 수행할 수 있는 입력 장치를 말한다.The touch panel or touch screen is a new concept input device that can solve the inconvenience of the above-mentioned user. The touch panel refers to an input device capable of inputting a command signal, which has been previously performed by a mouse, by directly touching a finger or a pen on a display panel.
사용자가 디스플레이 패널 위에 손가락 등을 접촉시키므로 인하여 명령 신호 를 입력할 수 있기 때문에, 마우스, 키보드 등의 입력 장치의 사용에 거부감을 느끼는 사람도 쉽게 컴퓨터 등의 디지털 장치를 사용할 수 있게 된다. 이러한 터치 패널은 외부 입력을 인식하는 방법에 의하여 분류가 가능하다. 상기 터치 패널에는 정전 용량 방식, 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 초음파 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식, 광 센싱 방식 등이 있다.Since a user may input a command signal by touching a finger or the like on the display panel, a person who feels rejection of using an input device such as a mouse or a keyboard may easily use a digital device such as a computer. Such touch panels may be classified by a method of recognizing an external input. The touch panel includes a capacitive method, a resistive film method, an infrared sensing method, an ultrasonic method, an integrated tension measuring method, a piezo effect method, a light sensing method, and the like.
상기 다양한 터치 패널 방식들 중에서 광 센싱 방식은 패널 내부에 포토 다이오드를 형성하고, 상기 포토 다이오드에 입사되는 광에 의하여 발생하는 전류를 감지하여 손가락 등의 접촉을 인식하는 방식이다. 이러한 광 센싱 방식에서 필수적 요소인 포토 다이오드는 LCD, OLED 등의 디스플레이 패널의 구동 회로를 형성하는 공정에서 같이 형성할 수 있어서 제조상 이점이 있다. 또한 저항막 방식이나 정전 용량 방식 등과 같이 디스플레이 패널 외부에 별도의 층을 형성할 필요가 없어서 두께를 줄일 수 있다는 장점이 있다.Among the various touch panel methods, the light sensing method is a method of forming a photodiode inside the panel and sensing a current generated by light incident on the photodiode to recognize a touch of a finger or the like. The photodiode, which is an essential element in the light sensing method, may be formed together in the process of forming a driving circuit of a display panel such as an LCD and an OLED, and thus there is a manufacturing advantage. In addition, there is no need to form a separate layer on the outside of the display panel, such as a resistive film type or a capacitive type, so that the thickness can be reduced.
그러나 포토 다이오드에서 발생하는 전류는 입사되는 광의 휘도 뿐만 아니라 포토 다이오드 또는 그 주변의 온도에도 영향을 받는다.However, the current generated in the photodiode is affected not only by the brightness of the incident light but also by the temperature of the photodiode or its surroundings.
도 1은 온도에 따른 포토 다이오드에 흐르는 전류의 차이를 나타내는 그래프이다. 도 1에서 그래프의 X축은 포토 다이오드에 입사되는 광의 휘도, 그래프의 Y축은 포토 다이오드에 흐르는 전류를 나타낸다. 두 개의 곡선 중에서 상측에 있는 곡선이 온도가 40℃일 때, 하측에 있는 곡선이 온도가 25℃일 때에 측정한 것이다. 도 1을 참조하면, 온도가 높을수록 동일한 휘도에서 더 많은 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다.1 is a graph illustrating a difference in current flowing through a photodiode according to temperature. In FIG. 1, the X axis of the graph represents luminance of light incident on the photodiode, and the Y axis of the graph represents current flowing through the photodiode. Of the two curves, the upper curve is measured at 40 ° C and the lower curve is measured at 25 ° C. Referring to FIG. 1, it can be seen that the higher the temperature, the more current flows at the same luminance.
한편, 도 2는 터치 패널에 손가락을 접촉시킨 경우 손가락 온도에 의하여 상기 손가락이 접촉된 부분 주위의 온도가 상승한 것을 나타내는 도면이다. 도 2에서, 우측 상단에 원형으로 주위보다 밝게 나타나는 부분이 손가락의 접촉에 의하여 온도가 상승한 부분이다.On the other hand, Figure 2 is a view showing that when the finger is in contact with the touch panel, the temperature around the portion where the finger is in contact by the temperature of the finger rises. In FIG. 2, a portion that appears brighter than the surroundings in a circle on the upper right is a portion where the temperature is increased by the contact of the fingers.
이와 같이, 사용자가 터치 패널을 사용하기 위하여 손가락을 접촉시키는 경우, 손가락 열에 의하여 포토 다이오드 주위의 온도가 상승하게 되며, 이러한 온도 상승은 포토 다이오드에서 발생하는 전류의 양을 변화시킨다. 결국, 포토 다이오드는 외부로부터 입사되는 광의 휘도뿐만 아니라 손가락 열에도 흐르는 전류의 양이 결정되기 때문에 이를 고려하지 않는 경우 손가락의 접촉 여부를 측정할 때 오차가 발생하게 된다.As such, when the user touches the finger to use the touch panel, the temperature around the photodiode increases due to the heat of the finger, and the temperature rise changes the amount of current generated in the photodiode. As a result, since the photodiode determines not only the luminance of light incident from the outside but also the amount of current flowing through the finger train, an error occurs when measuring whether the finger is touched if this is not taken into account.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광 센싱 방식의 터치 패널에 있어서, 포토 다이오드에서 발생하는 전류 중 손가락 온도에 의하여 발생하는 전류를 제거하는 터치 패널의 구동회로 및 이를 포함하는 터치 패널을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an optical sensing touch panel, and provides a touch panel driving circuit for removing a current generated by a finger temperature among currents generated in a photodiode and a touch panel including the same. .
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 제1 전압 전원과 센싱 노드 사이에 연결되어 외부로부터 입사되는 빛과 손가락 열에 의하여 발생하는 제1 전류를 생성하는 제1 포토 다이오드, 상기 센싱 노드와 제2 전압 전원 사이에 연결되어 손가락 열에 의하여 발생하는 제2 전류를 생성하며, 외부로부터 입사되는 빛이 차단되는 제2 포토 다이오드, 및 상기 센싱 노드에서 상기 제1 전류로부터 상기 제2 전류를 제거함으로써 손가락 열에 영향을 받지 않고 외부로부터 입사되는 빛의 휘도를 측정하는 증폭 회로를 포함하는 광센싱 터치 패널의 구동회로를 제공한다.In order to solve the above technical problem, an aspect of the present invention is a first photodiode connected between a first voltage power source and a sensing node to generate a first current generated by light and finger heat incident from the outside, the sensing node A second photodiode connected between a second voltage power source and a second voltage source to generate a second current generated by a finger heat, and blocking light incident from the outside; and removing the second current from the first current at the sensing node. Accordingly, the present invention provides a driving circuit of an optical sensing touch panel including an amplifier circuit for measuring the luminance of light incident from the outside without being affected by finger heat.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 증폭 회로 및 출력 라인 사이에 연결되는 스위치를 더 포함하며, 상기 스위치는 손가락 열에 영향을 받지 않고 외부로부터 입사되는 빛의 휘도에 따라서 생성된 제3 전류를 상기 스위치에 인가되는 주사 신호에 대응하여 데이터 출력 라인으로 선택적으로 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the switch further comprises a switch connected between the amplifying circuit and the output line, the switch is a third current generated according to the brightness of the light incident from the outside without being affected by the finger heat; The data output line may be selectively provided in response to the scan signal applied to the switch.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 센싱 노드 및 제3 전압 전원 사이에 연결되며, 상기 주사 신호가 상기 스위치에 인가될 때 상기 제3 전류를 유지시키는 커패시터를 더 포함할 수 있다.According to still another feature of the present disclosure, the electronic device may further include a capacitor connected between the sensing node and a third voltage power source and configured to maintain the third current when the scan signal is applied to the switch.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드를 초기화 시키기 위하여 상기 센싱 노드에 초기화 전압을 선택적으로 인가하는 초기화 수단을 더 포함할 수 있다.According to still another feature of the present disclosure, the apparatus may further include initialization means for selectively applying an initialization voltage to the sensing node to initialize the first photodiode and the second photodiode.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 외부로부터 입사되는 빛의 휘도가 O Lux 일 때 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류가 동일하도록 상기 초기화 전압을 설정할 수 있다.According to another feature of the present invention, when the luminance of light incident from the outside is O Lux, the initialization voltage may be set such that the first current and the second current are the same.
한편, 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 포토 다이오드는 상기 제1 전압 전원에 연결되는 애노드 전극, 및 상기 센싱 노드에 연결되는 캐소드 전극을 포함하고, 상기 제2 포토 다이오드는 상기 센싱 노드에 연결되는 애노드 전극, 및 상기 제2 전압 전원에 연결되는 캐소드 전극을 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the first photodiode includes an anode electrode connected to the first voltage power source, and a cathode electrode connected to the sensing node, and the second photodiode includes the sensing node. It may include an anode electrode connected to, and a cathode electrode connected to the second voltage power source.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 제3 전압 전원에 연결되는 제1 전극, 상기 센싱 노드에 연결되는 제2 전극, 및 초기화 라인에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제1 트랜지스터를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 제1 전압 전원의 전압은 상기 제3 전압 전원의 전압보다 작고, 상기 제2 전압 전원의 전압은 상기 제3 전압 전원의 전압보다 클 수 있다.According to another feature of the present invention, the method may further include a first transistor having a first electrode connected to a third voltage power source, a second electrode connected to the sensing node, and a gate electrode connected to an initialization line. In this case, the voltage of the first voltage power supply may be smaller than the voltage of the third voltage power supply, and the voltage of the second voltage power supply may be greater than the voltage of the third voltage power supply.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 증폭 회로가 제1 전극, 제4 전압 전원에 연결되는 제2 전극, 및 상기 센싱 노드에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 제1 전압 전원 및 상기 제4 전압 전원의 전압은 각각 상기 제3 전압 전원의 전압보다 작고, 상기 제2 전압 전원의 전압은 상기 제3 전압 전원의 전압보다 클 수 있다.According to another feature of the present invention, the amplifying circuit may include a second transistor having a first electrode, a second electrode connected to a fourth voltage power source, and a gate electrode connected to the sensing node. In this case, voltages of the first voltage power source and the fourth voltage power supply may be smaller than voltages of the third voltage power supply, and voltages of the second voltage power supply may be greater than voltages of the third voltage power supply.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 데이터 출력 라인에 연결된 제1 전극, 상기 제2 트랜지스터의 제1 전극에 연결된 제2 전극, 및 주사 라인에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제3 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, a third transistor may include a first electrode connected to a data output line, a second electrode connected to a first electrode of the second transistor, and a gate electrode connected to a scan line. have.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 센싱 노드에 연결되는 제1 단자, 및 제5 전압 전원에 연결되는 제2 단자를 구비하는 커패시터를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 제1 전압 전원, 상기 제4 전압 전원, 및 상기 제5 전압 전원의 전압은 각각 상기 제3 전압 전원의 전압보다 작고, 상기 제2 전압 전원의 전압은 상기 제3 전압 전원의 전압보다 클 수 있다.According to another feature of the invention, it may further include a capacitor having a first terminal connected to the sensing node, and a second terminal connected to a fifth voltage power supply, wherein the first voltage power supply, The voltages of the fourth voltage power source and the fifth voltage power supply may be smaller than the voltage of the third voltage power supply, respectively, and the voltage of the second voltage power supply may be greater than the voltage of the third voltage power supply.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제2 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 상기 제4 전압 전원에 연결되는 제2 전극, 및 상기 주사 라인에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제4 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, a fourth electrode having a first electrode connected to the second electrode of the second transistor, a second electrode connected to the fourth voltage power source, and a gate electrode connected to the scan line It may further include a transistor.
또한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제3 트랜지스터는 손가락 열에 영향을 받지 않고 외부로부터 입사되는 빛의 휘도에 따라서 생성된 제3 전류를 주사 신호에 대응하여 데이터 출력 라인에 선택적으로 제공하고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 주사 신호에 대응하여 상기 제2 트랜지스터를 선택적으로 플로팅 시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, the third transistor selectively provides a third current generated according to the luminance of light incident from the outside to the data output line in response to the scan signal without being affected by the finger train. The fourth transistor may selectively float the second transistor in response to the scan signal.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 픽셀 회로, 터치 패널 구동회로, 및 상기 필셀 회로 및 상기 터치 패널 구동회로에 의하여 공유되는 주사 라인을 포함하며, 상기 픽셀 회로는 상기 주사 라인에 인가되는 주사 신 호에 따라서 데이터 라인으로부터 데이터 신호를 수신하도록 구성되어 있으며, 상기 터치 패널 구동회로는, 제1 전압 전원과 센싱 노드 사이에 연결되어 외부로부터 입사되는 빛과 손가락 열에 의하여 발생하는 제1 전류를 생성하는 제1 포토 다이오드, 상기 센싱 노드와 제2 전압 전원 사이에 연결되어 손가락 열에 의하여 발생하는 제2 전류를 생성하며, 외부로부터 입사되는 빛이 차단되는 제2 포토 다이오드, 상기 센싱 노드에서 상기 제1 전류로부터 상기 제2 전류를 제거함으로써 손가락 열에 영향을 받지 않고 외부로부터 입사되는 빛의 휘도를 측정하는 증폭 회로, 및 상기 증폭 회로 및 출력 라인 사이에 연결되어, 손가락 열에 영향을 받지 않고 외부로부터 입사되는 빛의 휘도에 따라서 생성된 제3 전류를 상기 주사 라인에 인가되는 주사 신호에 대응하여 데이터 출력 라인으로 선택적으로 제공하는 스위치를 포함하는 광센싱 터치 패널을 제공한다.In order to solve the above technical problem, another aspect of the present invention includes a pixel circuit, a touch panel driver circuit, and a scan line shared by the pill cell circuit and the touch panel driver circuit, wherein the pixel circuit is connected to the scan line. The touch panel driving circuit is configured to receive a data signal from a data line according to an applied scan signal, wherein the touch panel driving circuit is connected between a first voltage power source and a sensing node and is generated by light and finger trains incident from the outside. A first photodiode generating a current, a second photodiode connected between the sensing node and a second voltage power source to generate a second current generated by a finger heat, and blocking light incident from the outside; By removing the second current from the first current is not affected by finger heat An amplifying circuit for measuring the brightness of light incident from the negative portion, and a third current connected between the amplifying circuit and the output line, the third current generated according to the brightness of light incident from the outside without being affected by the finger train, to the scan line. An optical sensing touch panel including a switch selectively provided to a data output line in response to an applied scan signal is provided.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 터치 패널 구동회로가 상기 센싱 노드 및 제3 전압 전원 사이에 연결되며, 상기 주사 라인에 상기 주사 신호가 인가될 때 상기 제3 전류를 유지하는 커패시터를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the touch panel driving circuit is connected between the sensing node and the third voltage power supply, and further comprises a capacitor for maintaining the third current when the scan signal is applied to the scan line. can do.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 터치 패널 구동회로가 상기 제1 포토 다이오드 및 상기 제2 포토 다이오드를 초기화 시키기 위하여 상기 센싱 노드에 초기화 전압을 선택적으로 인가하는 초기화 수단을 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the touch panel driving circuit may include an initialization means for selectively applying an initialization voltage to the sensing node to initialize the first photodiode and the second photodiode.
한편, 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 포토 다이오드는 상기 제1 전압 전원에 연결되는 애노드 전극, 및 상기 센싱 노드에 연결되는 캐소드 전극을 포함하고, 상기 제2 포토 다이오드는 상기 센싱 노드에 연결되는 애노드 전극, 및 상기 제2 전압 전원에 연결되는 캐소드 전극을 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the first photodiode includes an anode electrode connected to the first voltage power source, and a cathode electrode connected to the sensing node, and the second photodiode includes the sensing node. It may include an anode electrode connected to, and a cathode electrode connected to the second voltage power source.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 터치 패널 구동회로가 제3 전압 전원에 연결되는 제1 전극, 상기 센싱 노드에 연결되는 제2 전극, 및 초기화 라인에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제1 트랜지스터를 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the touch panel driving circuit includes a first transistor having a first electrode connected to a third voltage power source, a second electrode connected to the sensing node, and a gate electrode connected to an initialization line. It may include.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 증폭 회로가 제1 전극, 제4 전압 전원에 연결되는 제2 전극, 및 상기 센싱 노드에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the amplifying circuit may include a second transistor having a first electrode, a second electrode connected to a fourth voltage power supply, and a gate electrode connected to the sensing node.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 스위치가 데이터 출력 라인에 연결된 제1 전극, 상기 제2 트랜지스터의 제1 전극에 연결된 제2 전극, 및 주사 라인에 연결된 게이트 전극을 구비하는 제3 트랜지스터를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the switch includes a third transistor having a first electrode connected to the data output line, a second electrode connected to the first electrode of the second transistor, and a gate electrode connected to the scan line. can do.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 터치 패널 구동회로가 상기 센싱 노드에 연결되는 제1 단자, 및 제5 전압 전원에 연결되는 제2 단자를 구비하는 커패시터를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the touch panel driving circuit may include a capacitor having a first terminal connected to the sensing node, and a second terminal connected to a fifth voltage power source.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 터치 패널 구동회로가 상기 제2 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 상기 제4 전압 전원에 연결되는 제2 전극, 및 상기 주사 라인에 연결되는 게이트 전극을 구비하는 제4 트랜지스터를 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the touch panel driving circuit is a first electrode connected to the second electrode of the second transistor, the second electrode connected to the fourth voltage power supply, and the gate connected to the scan line It may include a fourth transistor having an electrode.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제1 전압 전원, 상기 제4 전압 전원, 및 상기 제5 전압 전원의 전압은 각각 상기 제3 전압 전원의 전압보다 작고, 상기 제2 전압 전원의 전압은 상기 제3 전압 전원의 전압보다 클 수 있다.According to another feature of the present invention, voltages of the first voltage power source, the fourth voltage power supply, and the fifth voltage power supply are respectively smaller than the voltage of the third voltage power supply, and the voltage of the second voltage power supply is It may be greater than the voltage of the third voltage power supply.
다른 한편, 상기 픽셀 회로는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.On the other hand, the pixel circuit may include an organic light emitting diode (OLED).
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 주사 라인에 상기 주사 신호를 인가하는 주사 구동부, 상기 데이터 라인에 상기 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 및 상기 데이터 출력 라인으로부터 상기 제3 전류를 수신하여 상기 제3 전류를 휘도 데이터로 변환하는 감지 출력부를 더 포함할 수 있다.According to still another aspect of the present invention, a scan driver for applying the scan signal to the scan line, a data driver for applying the data signal to the data line, and the third current are received from the data output line. 3 may further include a sensing output unit for converting the current into luminance data.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 주사 구동부, 상기 데이터 구동부, 및 상기 감지 출력부의 동작을 제어하고, 상기 감지 출력부로부터 상기 휘도 데이터를 수신하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.According to still another aspect of the present disclosure, the apparatus may further include a controller configured to control operations of the scan driver, the data driver, and the sensing output unit, and to receive the luminance data from the sensing output unit.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 초기화 수단에 연결된 초기화 라인에 리셋 신호를 인가하는 리셋 구동부를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 주사 구동부, 상기 데이터 구동부, 상기 리셋 구동부, 및 상기 감지 출력부의 동작을 제어하고, 상기 감지 출력부로부터 상기 휘도 데이터를 수신하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the invention, the reset driver for applying a reset signal to the initialization line connected to the initialization means, wherein the scan driver, the data driver, the reset driver, and the sensing output The controller may further include a controller for controlling a negative operation and receiving the luminance data from the sensing output unit.
하나의 포토 다이오드를 구비하여 입사되는 광의 휘도를 감지하는 광 센싱 회로에 있어서, 외부로부터 입사되는 광을 차단하여 온도에 의한 전류만을 발생시키는 포토 다이오드를 더 포함하도록 하여 손가락 온도에 의하여 발생하는 전류 성분을 제거할 수 있게 되며, 따라서 정확한 광의 휘도 감지가 가능하게 된다.In the optical sensing circuit for sensing the brightness of the incident light having a single photodiode, the current component generated by the finger temperature to further include a photodiode for blocking the light incident from the outside to generate a current only by the temperature Can be eliminated, and thus accurate light brightness detection is possible.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보 다 자세히 살펴본다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 8.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an optical sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광 센싱 회로는 제1 내지 제3 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3), 제1 포토 다이오드(D1), 제2 포토 다이오드(D2)를 포함한다. 또한 주사 라인(Scan), 초기화 라인(INIT) 및 데이터 출력 라인(Data out)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the light sensing circuit according to the present invention includes first to third transistors Tr1, Tr2, and Tr3, a first photodiode D1, and a second photodiode D2. In addition, the scan line may include a scan line, an initialization line INIT, and a data output line Data out.
제1 포토 다이오드(D1)는 외부로부터 입사되는 광에 의하여 전류를 발생시킨다. 상기 제1 포토 다이오드(D1)는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다. 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 애노드 전극은 제2 접지 전압(VSS2)에 연결된다. 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 캐소드 전극은 제1 노드(N1)에 연결된다. 포토 다이오드에서는 일반 다이오드와는 달리 캐소드 전극에 인가되는 전압이 애노드 전극에 인가되는 전압보다 크다. 따라서 제2 접지 전압(VSS2)은 후술할 초기화 전압(Vinit)보다 작은 값으로 설정할 수 있다.The first photodiode D1 generates a current by light incident from the outside. The first photodiode D1 includes an anode electrode and a cathode electrode. The anode electrode of the first photodiode D1 is connected to the second ground voltage V SS2 . The cathode of the first photodiode D1 is connected to the first node N1. In the photodiode, unlike the general diode, the voltage applied to the cathode is greater than the voltage applied to the anode. Therefore, the second ground voltage V SS2 may be set to a value smaller than the initialization voltage V init which will be described later.
제2 포토 다이오드(D2)는 다크 다이오드(dark diode)로서 온도에 따른 전류만을 발생시키는 부분이다. 외부로부터 입사되는 광에 의한 전류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 포토 다이오드(D2)는 빛을 차단하기 위한 차단막을 주위에 형성할 수 있다. 상기 제2 포토 다이오드(D2)는 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함한다. 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 애노드 전극은 제1 노드(N1)에 연결된다. 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 캐소드 전극은 제1 전원 전압(VDD1)이 인가된다. 상 기 제1 포토 다이오드(D1)와 마찬가지로 제1 전원 전압(VDD1)은 초기화 전압(Vinit)보다 큰 값으로 설정할 수 있다.The second photodiode D2 is a dark diode and is a part generating only current according to temperature. In order to prevent the current generated by the light incident from the outside, the second photodiode D2 may form a blocking film for blocking light. The second photodiode D2 includes an anode electrode and a cathode electrode. The anode electrode of the second photodiode D2 is connected to the first node N1. A first power supply voltage V DD1 is applied to the cathode of the second photodiode D2. Like the first photodiode D1, the first power voltage V DD1 may be set to a value greater than the initialization voltage V init .
제1 트랜지스터(Tr1), 제2 트랜지스터(Tr2) 및 제3 트랜지스터(Tr3)는 각각 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함한다.The first transistor Tr1, the second transistor Tr2, and the third transistor Tr3 each include a first electrode, a second electrode, and a gate electrode.
상기 제1 트랜지스터(Tr1)는 상기 제1 포토 다이오드(D1) 및 제2 포토 다이오드(D2)에 초기화 전압(Vinit)을 제공한다. 상기 초기화 전압(Vinit)은 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 애노드 전극에 인가되는 제2 접지 전압(VSS2)보다는 크고, 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 캐소드 전극에 인가되는 제1 전원 전압(VDD1)보다는 작은 값이어야 한다. 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 제1 전극에는 초기화 전압(Vinit)이 인가된다. 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 제2 전극은 제1 노드(N1)에 연결된다. 또한 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전극은 초기화 라인(INIT)에 연결된다. 상기 초기화 라인(INIT)은 외부에 구비된 리셋 구동부로부터 인가되는 리셋 신호를 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전극에 인가하여 상기 초기화 전압(Vinit)이 상기 제1 노드(N1)로 인가되도록 한다.The first transistor Tr1 provides an initialization voltage V init to the first photodiode D1 and the second photodiode D2. The initialization voltage V init is greater than the second ground voltage V SS2 applied to the anode electrode of the first photodiode D1 and a first power source applied to the cathode electrode of the second photodiode D2. It should be less than the voltage V DD1 . An initialization voltage V init is applied to the first electrode of the first transistor Tr1. The second electrode of the first transistor Tr1 is connected to the first node N1. In addition, the gate electrode of the first transistor Tr1 is connected to the initialization line INIT. The initialization line INIT applies a reset signal applied from an externally provided reset driver to the gate electrode of the first transistor Tr1 so that the initialization voltage V init is applied to the first node N1. do.
상기 제2 트랜지스터(Tr2)는 광 센싱 회로에 입사된 광의 휘도에 따른 전류를 흐르게 한다. 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극은 상기 제 노드(N1)에 연결된다. 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 제2 전극은 제1 접지 전압(VSS1)이 인가된다.The second transistor Tr2 allows a current to flow in accordance with the brightness of light incident on the light sensing circuit. The gate electrode of the second transistor Tr2 is connected to the second node N1. The first ground voltage V SS1 is applied to the second electrode of the second transistor Tr2.
상기 제3 트랜지스터(Tr3)는 입사된 광의 휘도에 해당하는 전류가 데이터 출력 라인(Data out)을 통하여 외부 장치로 인가되도록 스위칭 동작을 수행한다. 상기 제3 트랜지스터(Tr3)의 제1 전극은 데이터 출력 라인(Data out)에 연결된다. 상기 제3 트랜지스터(Tr3)의 제2 전극은 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 제1 전극에 연결된다. 상기 제3 트랜지스터(Tr3)의 게이트 전극은 주사 라인(Scan)에 연결되어 주사 신호가 인가된다.The third transistor Tr3 performs a switching operation such that a current corresponding to the luminance of incident light is applied to an external device through a data output line Data out. The first electrode of the third transistor Tr3 is connected to a data output line Data out. The second electrode of the third transistor Tr3 is connected to the first electrode of the second transistor Tr2. The gate electrode of the third transistor Tr3 is connected to the scan line Scan to apply a scan signal.
상기 주사 라인(Scan)은 광 센싱 회로에 주사 신호를 전송한다. 상기 주사 라인(Scan)은 각 행별로 구비되며, 어느 하나의 주사 라인(Scan)에 주사 신호가 인가되면 상기 주사 신호가 인가된 주사 라인(Scan)에 연결된 광 센싱 회로들은 입사된 광에 해당하는 전류를 외부로 흘려보낸다.The scan line Scan transmits a scan signal to the optical sensing circuit. The scan line Scan is provided for each row. When a scan signal is applied to one scan line Scan, the optical sensing circuits connected to the scan line to which the scan signal is applied correspond to the incident light. Send current to outside
상기 초기화 라인(INIT)은 상기 제1 노드(N1)의 전압을 초기화시키기 위하여 제1 트랜지스터(Tr1)를 온(ON) 시키는 리셋 신호를 광 센싱 회로에 인가한다.The initialization line INIT applies a reset signal for turning on the first transistor Tr1 to the optical sensing circuit in order to initialize the voltage of the first node N1.
상기 데이터 출력 라인(Data out)을 통하여 상기 제2 트랜지스터(Tr2)에 의하여 생성된 전류가 흐르며, 상기 전류의 양 또는 상기 전류에 의하여 축적된 전하량 등을 측정하여 광 센싱 회로에 입사된 광의 휘도를 판단한다.The current generated by the second transistor Tr2 flows through the data output line Data out, and the luminance of light incident on the optical sensing circuit is measured by measuring the amount of current or the amount of charge accumulated by the current. To judge.
도 3에 의한 광 센싱 회로의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 초기화 라인(INIT)을 통하여 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전극에 리셋 신호가 인가된다. 상기 리셋 신호가 상기 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트 전극에 인가되면, 상기 제1 트랜지스터(Tr1)가 온(ON) 되어 제1 전극에 인가되는 초기화 전압(Vinit)이 상기 제1 노드(N1)에 인가된다. 따라서 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 캐소드 전극 및 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 애노드 전극은 상기 리셋 신호에 의하여 항상 일정한 전압인 초기화 전압(Vinit)으로 설정되게 된다.The operation of the optical sensing circuit according to FIG. 3 is as follows. First, a reset signal is applied to the gate electrode of the first transistor Tr1 through the initialization line INIT. When the reset signal is applied to the gate electrode of the first transistor Tr1, the first transistor Tr1 is turned on and an initialization voltage V init applied to the first electrode is the first node N1. Is applied. Accordingly, the cathode electrode of the first photodiode D1 and the anode electrode of the second photodiode D2 are set to an initialization voltage V init which is always a constant voltage by the reset signal.
상기 리셋 신호의 인가 후, 집광 기간(integration period)이 진행된다. 상기 집광 기간 동안에, 광 센싱 회로에 입사되는 광의 휘도 및 주변 온도에 따라서 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 캐소드 전극으로부터 상기 제1 노드(N1) 측으로 전하가 빠져나간다. 즉, 제1 전류(ID1)가 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 캐소드 전극으로부터 상기 제1 포토 다이오드(D1)의 애노드 전극 측으로 흐른다.After the application of the reset signal, an integration period proceeds. During the condensing period, the charge is discharged from the cathode of the first photodiode D1 to the first node N1 in accordance with the luminance and ambient temperature of the light incident on the light sensing circuit. That is, the first current I D1 flows from the cathode electrode of the first photodiode D1 to the anode electrode side of the first photodiode D1.
한편, 제2 포토 다이오드(D2)에서는 광 센싱 회로에 입사되는 광의 휘도와 관계없이 주변 온도에 의한 제2 전류(ID2)가 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 캐소드 전극으로부터 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 애노드 전극 측으로 흐른다.Meanwhile, in the second photodiode D2, the second current I D2 due to the ambient temperature is generated from the cathode electrode of the second photodiode D2 regardless of the brightness of the light incident on the optical sensing circuit. It flows to the anode electrode side of (D2).
결국, 상기 제1 전류(ID1) 및 상기 제2 전류(ID2)의 차이만큼의 전류가 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극으로부터 상기 제1 노드(N1)로 흐르게 된다. 이로 인하여 상기 제1 노드(N1)는 전위가 낮아진다.As a result, a current corresponding to the difference between the first current ID1 and the second current ID2 flows from the gate electrode of the second transistor Tr2 to the first node N1. As a result, the potential of the first node N1 is lowered.
상기 집광 기간이 종료되면, 주사 신호가 주사 라인(Scan)을 통하여 제3 트랜지스터(Tr3)의 게이트 전극에 인가된다. 상기 주사 신호에 의하여 상기 제3 트랜지스터(Tr3)가 온(ON) 되면 제1 접지 전압(VSS1) 및 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극의 전압의 차이에 해당하는 전류인 출력 전류(Iout)가 데이터 출력 라인(Data out)을 통하여 흐르게 된다.When the condensing period ends, a scan signal is applied to the gate electrode of the third transistor Tr3 through the scan line Scan. When the third transistor Tr3 is turned on by the scan signal, an output current I out which is a current corresponding to a difference between the voltages of the gate electrodes of the first ground voltage VSS1 and the second transistor Tr2. ) Flows through the data output line (Data out).
이와 같이, 외부로부터 입사되는 광을 차단하여 온도에 의한 전류만을 발생시키는 제2 포토 다이오드(D2)를 더 포함하도록 하여 손가락 온도에 의하여 발생하는 전류 성분을 제거할 수 있게 되며, 따라서 정확한 광의 휘도 감지가 가능하게 된다.In this way, the second photodiode (D2) for blocking the light incident from the outside to generate only the current due to the temperature can be further included to remove the current component generated by the finger temperature, thus accurately detecting the brightness of the light Becomes possible.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating an optical sensing circuit according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 도 4에 따른 광 센싱 회로는 도 3에 따른 광 센싱 회로와 같이 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 제1 트랜지스터(Tr1) 내지 제3 트랜지스터(Tr3)를 포함한다. 또한 커패시터(C)를 더 포함하고 있다.Referring to FIG. 4, the optical sensing circuit according to FIG. 4 is the first diode D1, the second diode D2, the first transistor Tr1 to the third transistor Tr3 like the optical sensing circuit of FIG. 3. It includes. It also includes a capacitor (C).
상기 커패시터(C)는 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극의 전위를 일정하게 유지시킨다. 한편, 상기 커패시터(C)는 제1 단자 및 제2 단자를 포함한다. 상기 커패시터(C)의 제1 단자는 상기 제1 노드(N1)에 연결된다. 상기 커패시터(C)의 제2 단자는 제3 접지 전압이 인가된다.The capacitor C keeps the potential of the gate electrode of the second transistor Tr2 constant. The capacitor C includes a first terminal and a second terminal. The first terminal of the capacitor C is connected to the first node N1. A third ground voltage is applied to the second terminal of the capacitor C.
상기 커패시터(C)를 광 센싱 회로에 추가함으로 인하여 주사 신호가 인가되는 동안 데이터 출력 라인(Data out)을 통하여 흐르는 출력 전류(Iout)의 양을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다. 그 결과, 상기 도 3에 의한 광 센싱 회로와 같이 손가락 온도에 의하여 발생하는 전류 성분을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 감지 결과에 대한 오차를 감소시킬 수 있게 된다.By adding the capacitor C to the optical sensing circuit, the amount of output current I out flowing through the data output line Data out can be kept constant while the scan signal is applied. As a result, as in the optical sensing circuit of FIG. 3, not only the current component generated by the finger temperature can be removed, but also the error of the detection result can be reduced.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an optical sensing circuit according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 도 5에 따른 광 센싱 회로는 도 3에 따른 광 센싱 회로와 같이 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2), 제1 트랜지스터(Tr1) 내지 제3 트랜지스터(Tr3) 및 커패시터(C)를 포함한다. 또한 제4 트랜지스터(Tr4)를 더 포함하고 있다.Referring to FIG. 5, the optical sensing circuit according to FIG. 5 may include the first diode D1, the second diode D2, the first transistor Tr1, and the third transistor Tr3 like the optical sensing circuit of FIG. 3. And a capacitor (C). In addition, a fourth transistor Tr4 is further included.
상기 제4 트랜지스터(Tr4)는 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함한다. 상기 제4 트랜지스터(Tr4)의 제1 전극은 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 제2 전극에 연결된다. 상기 제4 트랜지스터(Tr4)의 제2 전극에는 제1 접지 전압(VSS1)이 인가된다. 또한 상기 제4 트랜지스터(Tr4)의 게이트 전극은 주사 라인(Scan)에 연결되어 주사 신호가 인가된다.The fourth transistor Tr4 includes a first electrode, a second electrode, and a gate electrode. The first electrode of the fourth transistor Tr4 is connected to the second electrode of the second transistor Tr2. The first ground voltage V SS1 is applied to the second electrode of the fourth transistor Tr4. In addition, the gate electrode of the fourth transistor Tr4 is connected to the scan line Scan to receive a scan signal.
상기 제4 트랜지스터(Tr4)를 추가함으로 인하여 상기 제2 트랜지스터(Tr2)는 주사 라인(Scan)으로부터 로우 레벨의 주사 신호가 인가되기 전에는 플로팅 상태가 된다. 따라서 상기 제1 포토 다이오드(D1) 및 상기 제2 포토 다이오드(D2)에 의한 집광 동작이 수행되는 동안에 제2 트랜지스터(Tr2)가 동작하는 것을 방지할 수 이게 된다.By adding the fourth transistor Tr4, the second transistor Tr2 is in a floating state before a low level scan signal is applied from the scan line Scan. Therefore, it is possible to prevent the second transistor Tr2 from operating while collecting the light by the first photodiode D1 and the second photodiode D2.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로를 구동하기 위한 구동신호의 파형도 및 제1 노드의 전위를 나타내는 도면이다. 도 6의 파형도는 상기 도 3 내지 도 5에 따른 광 센싱 회로를 구동하는데 모두 적용될 수 있다.6 is a waveform diagram of a driving signal for driving an optical sensing circuit and a potential of a first node according to an embodiment of the present invention. The waveform diagram of FIG. 6 may be applied to driving the light sensing circuit according to FIGS. 3 to 5.
도 6을 참조하면, 주사 라인(Scan)에 주사 신호가 인가되면 상기 주사 라인(Scan)에 연결된 행의 광 센싱 회로들의 제3 트랜지스터(Tr3)가 온(ON) 된다. 상기 제3 트랜지스터(Tr3)가 온(ON) 됨으로 인하여 입사된 광의 휘도를 나타내는 데 이터를 출력한다. 도 3 내지 도 5의 광 센싱 회로는 제3 트랜지스터(Tr3)로 PMOS 트랜지스터를 사용하고 있으므로 평소에는 하이 레벨의 신호가 인가되며, 상기 제3 트랜지스터(Tr3)를 선택할 때에는 로우 레벨의 신호가 인가되도록 한다.Referring to FIG. 6, when a scan signal is applied to the scan line Scan, the third transistor Tr3 of the light sensing circuits of the row connected to the scan line Scan is turned on. Since the third transistor Tr3 is turned on, data indicating luminance of incident light is output. 3 to 5, since the PMOS transistor is used as the third transistor Tr3, a high level signal is normally applied, and a low level signal is applied when the third transistor Tr3 is selected. do.
한편, 데이터 출력 동작을 종료한 후 초기화 라인(INIT)에 리셋 신호를 인가하여 제1 트랜지스터(Tr1)를 온 시킨다. 상기 제1 트랜지스터(Tr1)를 온(ON) 시킴으로 인하여 제1 노드(N1)의 전위를 매 주기마다 일정하게 초기화 전압(Vinit)으로 설정한다. 제3 트랜지스터(Tr3)와 마찬가지로, 도 3 내지 도 5의 광 센싱 회로는 제1 트랜지스터(Tr1)로 PMOS 트랜지스터를 사용하고 있으므로 평소에는 하이 레벨의 신호가 인가되며, 상기 제1 트랜지스터(Tr1)를 선택할 때에는 로우 레벨의 신호가 인가되도록 한다.On the other hand, after the data output operation is completed, the reset signal is applied to the initialization line INIT to turn on the first transistor Tr1. By turning on the first transistor Tr1, the potential of the first node N1 is set to the initialization voltage Vinit constantly every cycle. Like the third transistor Tr3, the light sensing circuit of FIGS. 3 to 5 uses the PMOS transistor as the first transistor Tr1, and therefore, a high level signal is normally applied, and the first transistor Tr1 is applied. When selected, the low level signal is applied.
상기 초기화 동작을 종료한 후, 집광 기간 동안 외부로부터 입사되는 광의 휘도에 따라서 제1 포토 다이오드(D1) 및 제2 포토 다이오드(D2)는 전류를 발생시킨다. 상기 전류에 의하여 제1 노드(N1)의 전위가 점점 감소하게 된다.After the initialization operation is finished, the first photodiode D1 and the second photodiode D2 generate a current according to the brightness of light incident from the outside during the condensing period. The electric potential of the first node N1 gradually decreases due to the current.
상기 집광 기간이 종료되면 다음 주기의 주사 신호가 주사 라인(Scan)에 인가된다.When the condensing period ends, a scan signal of the next period is applied to the scan line Scan.
이와 같이, 주시 신호에 의한 데이터 출력 동작, 리셋 신호에 의한 초기화 동작 및 집광 기간에서의 집광 동작이 반복하여 실행되어 손가락이 접촉되었는지를 감지할 수 있게 된다.In this manner, the data output operation by the gaze signal, the initialization operation by the reset signal, and the light condensing operation in the condensing period are repeatedly executed to detect whether the finger has been touched.
상기 설명에서는 각 트랜지스터들이 PMOS인 경우에 대하여 설명하였으나 이 에 한정되는 것은 아니며, NMOS 트랜지스터를 사용하는 것도 가능할 것이다. NMOS 트랜지스터를 사용하는 경우 상기 주사 신호와 리셋 신호는 하이 레벨의 신호와 로우 레벨의 신호가 바뀌게 될 것이다.In the above description, the case where each transistor is a PMOS has been described, but the present invention is not limited thereto, and an NMOS transistor may be used. When the NMOS transistor is used, the scan signal and the reset signal will be replaced with a high level signal and a low level signal.
또한 상기 도 3 내지 도 5에서는 제1 포토 다이오드(D1)의 캐소드 전극과 제2 포토 다이오드(D2)의 애노드 전극이 제1 노드(N1)에 연결되도록 광 센싱 회로를 구성하였으나, 상기 제1 포토 다이오드(D1)와 제2 포토 다이오드(D2)의 위치를 서로 바꾸는 것도 가능하다. 이러한 경우 초기화 전압인 Vref 값은 기존 도 3 내지 도 5에 의한 광 센싱 회로에서 사용되는 값보다 낮은 값으로 하는 것이 바람직하다. 도 3 내지 도 5에 의한 광 센싱 회로에서는 집광 기간 동안 제1 노드(N1)의 전위가 하강하게 되나, 상기 언급한 변경 예에서는 상기 제1 노드(N1)의 전위가 상승하게 되기 때문이다.3 to 5, the optical sensing circuit is configured such that the cathode electrode of the first photodiode D1 and the anode electrode of the second photodiode D2 are connected to the first node N1, but the first photodiode It is also possible to change the positions of the diode D1 and the second photodiode D2. In this case, it is preferable that the initialization voltage Vref is lower than the value used in the conventional optical sensing circuits of FIGS. 3 to 5. In the light sensing circuit of FIGS. 3 to 5, the potential of the first node N1 drops during the condensing period, but in the above-described modification, the potential of the first node N1 increases.
한편, 도 3 내지 도 5에서는 제1 노드(N1)의 전압을 초기화하기 위하여 제1 트랜지스터(Tr1)를 구비하였다. 그러나 상기 제1 트랜지스터(Tr1)를 반드시 구비해야 하는 것은 아니며, 도시하지는 않았으나 상기 제1 트랜지스터(Tr1)를 제거한 광 센싱 회로에서 상기 제1 노드(N1)의 전압을 초기화 시키는 것도 가능할 것이다.3 to 5, the first transistor Tr1 is provided to initialize the voltage of the first node N1. However, the first transistor Tr1 is not necessarily provided, and although not shown, it may be possible to initialize the voltage of the first node N1 in the optical sensing circuit from which the first transistor Tr1 is removed.
제1 트랜지스터(Tr1)를 제거한 회로에서 제1 노드(N1)를 초기화 하기 위하여는 상기 제1 전원 전압(VDD1) 또는 제2 접지 전압(VSS2)을 외부 장치에서 제어할 수 있어야 한다. 따라서 상기 언급한 변경 예에서는 전압 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 주사 라인(Scan)으로부터 주사 신호가 인가되어 입사된 광의 휘도를 나타내는 데이터가 출력된 후, 제2 접지 전압(VSS2)을 초기화 전압인 Vref 값으로 상승시킨다. 그러면 제1 포토 다이오드(D1) 양단에 인가되는 전압이 순방향으로 되어 제1 노드(N1)가 Vref 값으로 설정된다. 이와 같은 동작에 의하여 제1 트랜지스터(Tr1)를 제거한 회로에서도 제1 노드(N1) 전압의 초기화가 가능하게 된다.In order to initialize the first node N1 in the circuit from which the first transistor Tr1 is removed, the first power voltage V DD1 or the second ground voltage V SS2 must be able to be controlled by an external device. Therefore, the above-described modification may further include a voltage controller (not shown). For example, after the scan signal is applied from the scan line Scan to output data representing the luminance of the incident light, the second ground voltage V SS2 is raised to the Vref value, which is an initialization voltage. Then, the voltage applied across the first photodiode D1 becomes the forward direction, and the first node N1 is set to the value of Vref. By such an operation, the voltage of the first node N1 can be initialized even in a circuit in which the first transistor Tr1 is removed.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로의 포토 다이오드에 흐르는 전류를 나타내는 그래프들로서 도 7(a)는 상온에서 측정한 전압-전류 그래프이며, 도 7(b)는 손가락이 접촉한 경우(즉, 체온 근처)에 측정한 전압-전류 그래프이다.7 (a) and 7 (b) are graphs showing currents flowing in a photodiode of an optical sensing circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 (a) is a voltage-current graph measured at room temperature. 7 (b) is a voltage-current graph measured when the finger is in contact (ie near body temperature).
각 그래프는 제1 포토 다이오드(D1)에 대한 두 가지 전압-전류 곡선들(0 Lux일 때 및 50 Lux일 때)과 제2 포토 다이오드(D2)에 대한 전압-전류 곡선을 도시하고 있다. 제2 포토 다이오드(D2)는 외부로부터 입사되는 광을 차단하기 때문에 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 캐소드 전극 및 애노드 전극에 걸리는 전압에 의하여 흐르는 전류가 결정된다. 제1 포토 다이오드(D1)는 캐소드 전극 및 애노드 전극에 걸리는 전압뿐만 아니라 입사되는 광의 휘도에 의해서도 흐르는 전류가 결정된다. 도 7(a) 및 도 7(b)의 그래프들 중에서 전류의 절대값이 작은 곡선이 입사되는 광의 휘도가 0 Lux일 때의 전압-전류 곡선이다. 또한 전류의 절대값이 큰 곡선이 입사되는 광의 휘도가 50 Lux일 때의 전압-전류 곡선이다.Each graph shows two voltage-current curves for the first photodiode D1 (at 0 Lux and 50 Lux) and a voltage-current curve for the second photodiode D2. Since the second photodiode D2 blocks light incident from the outside, a current flowing by the voltage applied to the cathode electrode and the anode electrode of the second photodiode D2 is determined. The current flowing in the first photodiode D1 is determined not only by the voltage applied to the cathode electrode and the anode electrode, but also by the brightness of incident light. 7 (a) and 7 (b) show a voltage-current curve when the luminance of light to which light having a small absolute value of current is incident is 0 Lux. Moreover, it is a voltage-current curve when the brightness of the light in which the curve with a large absolute value of electric current is incident is 50 Lux.
이하, 도 7(a) 및 도 7(b)의 그래프를 자세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, the graphs of FIGS. 7 (a) and 7 (b) will be described in detail.
도 7(a)에서 제1 전류(ID1)는 제1 포토 다이오드(D1)에 흐르는 전류이다. 상 기 제1 포토 다이오드(D1)의 애노드 전극에는 제2 접지 전압(VSS2)이 인가되므로 제1 노드(N1)의 전압이 VSS2 인 경우에는 제1 포토 다이오드(D1)에 전류가 흐르지 않는다. 제1 노드(N1)의 전압이 점점 상승함에 따라서 제1 전류(ID1)의 크기도 점점 상승한다. 상기 언급한 바와 같이 제1 포토 다이오드(D1)는 입사되는 광의 휘도에 따라서도 전류의 양이 결정되므로 0 Lux일 때보다 50 Lux일 때의 전류의 크기가 더 크다.In FIG. 7A, the first current I D1 is a current flowing through the first photodiode D1. Since the second ground voltage V SS2 is applied to the anode of the first photodiode D1, no current flows in the first photodiode D1 when the voltage of the first node N1 is V SS2 . . As the voltage of the first node N1 gradually increases, the magnitude of the first current I D1 also gradually increases. As mentioned above, since the amount of current is also determined according to the luminance of incident light, the first photodiode D1 has a larger magnitude at 50 Lux than at zero Lux.
한편, 제2 전류(ID2)는 제2 포토 다이오드(D2)에 흐르는 전류이다. 상기 제2 포토 다이오드(D2)의 캐소드 전극에는 제1 전원 전압(VDD1)이 인가되므로 제1 노드(N1)의 전압이 VDD1 인 경우에는 제2 포토 다이오드(D2)에 전류가 흐르지 않는다. 제1 노드(N1)의 전압이 점점 감소함에 따라서 제2 전류(ID2)의 크기도 점점 상승한다.On the other hand, the second current I D2 is a current flowing through the second photodiode D2. Since the first power supply voltage V DD1 is applied to the cathode of the second photodiode D2, no current flows in the second photodiode D2 when the voltage of the first node N1 is V DD1 . As the voltage of the first node N1 gradually decreases, the magnitude of the second current I D2 also gradually increases.
상기 제1 전류(ID1) 및 제2 전류(ID2)의 크기가 제1 노드(N1)의 전압이 초기화 전압(Vinit)일 때 같아지도록 상기 초기화 전압(Vinit)을 설정할 수 있다. 즉, 빛이 광 센싱 회로에 인가되지 않으면 제1 노드(N1)에 유입되는 전류와 제1 노드(N1)로부터 유출되는 전류가 평형을 이루어 상기 제1 노드(N1)는 평형상태인 것으로 보인다.The initialization voltage V init may be set such that the magnitudes of the first current I D1 and the second current I D2 are the same when the voltage of the first node N1 is the initialization voltage V init . That is, when light is not applied to the light sensing circuit, the current flowing into the first node N1 and the current flowing out of the first node N1 are balanced, and the first node N1 appears to be in an equilibrium state.
상기 설명한 내용은 도 7(b)의 그래프에도 동일하게 적용되므로 자세한 설명 은 생략하도록 한다.Since the above description is equally applicable to the graph of FIG. 7B, detailed description thereof will be omitted.
한편, 도 7(b)에 도시된 전류의 절대값들이 도 7(a)에 도시된 전류의 절대값들보다 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1 포토 다이오드(D1) 및 제2 포토 다이오드(D2) 주변의 온도가 높을 때 흐르는 전류의 크기도 커진다는 것을 알 수 있다. 즉, 동일한 50 Lux의 광이 입사되어도 온도가 높을 때 더 많은 전류가 흐르게 된다.On the other hand, it can be seen that the absolute values of the current shown in FIG. 7 (b) are greater than the absolute values of the current shown in FIG. 7 (a). That is, it can be seen that the magnitude of the current flowing when the temperature around the first photodiode D1 and the second photodiode D2 is high also increases. That is, even when the same 50 Lux light is incident, more current flows when the temperature is high.
50 Lux의 광이 광 센싱 회로에 입사될 때, 제2 포토 다이오드(D2)가 없는 광 센싱 회로에서는 제1 전류(ID1)의 크기에 의하여 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극의 전압이 결정된다. 또한 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극의 전압에 의하여 출력 전류(Iout)의 크기가 결정된다. 따라서 동일한 휘도의 광이 입사됨에도 불구하고 온도에 따라서 출력 전류(Iout)의 크기가 상이하게 되며, 감지 결과의 신뢰도가 저하될 것이다.When light of 50 Lux is incident on the light sensing circuit, the voltage of the gate electrode of the second transistor Tr2 is determined by the magnitude of the first current I D1 in the light sensing circuit without the second photodiode D2. do. In addition, the magnitude of the output current I out is determined by the voltage of the gate electrode of the second transistor Tr2. Therefore, although light having the same brightness is incident, the magnitude of the output current I out is different depending on the temperature, and the reliability of the sensing result will be reduced.
그러나 동일하게 50 Lux의 광이 광 센싱 회로에 입사될 때, 제2 포토 다이오드(D2)가 있는 광 센싱 회로에서는 제1 전류(ID1)와 제2 전류(ID2)의 차이에 해당하는 전류 크기에 따라서 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트 전극의 전압이 결정된다. 상기 제1 전류(ID1)와 제2 전류(ID2)의 차이는 온도가 상이한 도 7(a) 및 도 7(b)에서 거의 동일함을 알 수 있다. 즉, 손가락을 터치 패널에 접촉하여 포토 다이오드 주변의 온도가 변하여도 입사된 광의 휘도가 동일한 경우에는 출력 전류(Iout)의 크기 가 동일하도록 하여 감지 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.However, when light of 50 Lux is incident on the light sensing circuit, the current corresponding to the difference between the first current I D1 and the second current I D2 in the light sensing circuit with the second photodiode D2. The voltage of the gate electrode of the second transistor Tr2 is determined according to the size. It can be seen that the difference between the first current (I D1 ) and the second current (I D2 ) is almost the same in FIGS. 7 (a) and 7 (b) with different temperatures. That is, even if the temperature of the light incident around the photodiode is changed by touching the touch panel with the finger, if the luminance of the incident light is the same, the magnitude of the output current I out may be the same to improve the reliability of the detection result.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널을 나타내는 도면이다.8 illustrates a touch panel including an optical sensing circuit according to an embodiment of the present invention.
터치 패널(800)은 컨트롤러(810), 스캔 구동부(820), 데이터 구동부(830), 리셋 구동부(840), 감지 출력부(850) 및 복수의 픽셀(Pixel)들을 포함할 수 있다.The
상기 터치 패널(800)은 표시부에 N×M 행렬의 복수의 픽셀(Pixel)을 포함한다. 또한 행 방향으로 형성된 N개의 주사 라인들(Scan[1]…S[n]) 및 N개의 초기화 라인들(INIT[1]…INIT[n]), 열 방향으로 형성된 M개의 데이터 라인들(D[1]…D[m]) 및 데이터 출력 라인들(O[1]…O[m])을 포함한다.The
각 픽셀(Pixel)은 화소 회로 및 광 센싱 회로를 포함할 수 있다.Each pixel Pixel may include a pixel circuit and a light sensing circuit.
상기 화소 회로는 제5 트랜지스터(Tr5), 제6 트랜지스터(Tr6), 커패시터(Cst) 및 OLED를 포함하는 2 트랜지스터 1 커패시터 형태의 화소 회로일 수 있다. 상기 화소 회로에서는 종래의 유기 발광 표시 장치의 화소 회로와 동일한 방식으로 데이터를 표시할 수 있으며, 그 자세한 동작에 대한 설명은 생략한다. 또한 상기 화소 회로는 예시적인 것으로 기존에 공지된 다양한 형태의 화소 회로를 사용하는 것이 가능할 것이다.The pixel circuit may be a pixel circuit in the form of a two
한편, 상기 광 센싱 회로는 상기 도 3에 따른 광 센싱 회로를 포함하고 있다. 그러나 상기 광 센싱 회로도 이에 한정되는 것은 아니고 다양하게 변경하는 것이 가능할 것이다.Meanwhile, the light sensing circuit includes the light sensing circuit of FIG. 3. However, the optical sensing circuit is not limited thereto, and may be variously changed.
상기 화소 회로를 선택하는 주사 신호는 상기 광 센싱 회로를 선택하는 주사 신호와 동일한 것일 수 있으며, 따라서 주사 라인들(Scan[1]…S[n])을 공유하는 것이 가능할 것이다.The scan signal for selecting the pixel circuit may be the same as the scan signal for selecting the light sensing circuit, and thus, it may be possible to share the scan lines Scan [1] ... S [n].
컨트롤러(810)는 상기 스캔 구동부(820), 데이터 구동부(830), 리셋 구동부(840) 및 감지 출력부(850)의 동작을 제어한다. 또한 상기 감지 출력부(850)로부터 광 센싱 회로에 의하여 감지한 입사광의 휘도에 대한 데이터를 제공받는다.The
스캔 구동부(820)는 주사 라인들(Scan[1]…S[n])에 주사 신호를 인가한다. 주사 신호는 주사 라인들(Scan[1]…S[n])에 순차적으로 인가되며, 상기 주사 신호들에 맞춰 데이터 신호가 화소 회로에 인가된다. 또한 화소 회로뿐만 아니라 광 센싱 회로가 상기 주사 라인(Scan[1]…S[n])들을 공유하고 있으므로 상기 주사 신호에 의하여 선택된 행의 광 센싱 회로들은 제3 트랜지스터(Tr3)가 온(ON) 되어 출력 전류(Iout)를 후술할 감지 출력부(850)로 인가한다.The
데이터 구동부(830)는 데이터 라인들(D[1]…D[m])에 데이터 신호를 인가한다. 데이터 신호는 데이터 구동부 내의 전압원 또는 전류원으로부터 출력될 수 있다.The
리셋 구동부(840)는 초기화 라인들(INIT[1]…INIT[n])에 리셋 신호를 인가한다. 리셋 신호는 상기 주사 신호가 인가된 후에 상기 초기화 라인들(INIT[1]…INIT[n])에 순차적으로 인가되며, 상기 리셋 신호들에 맞춰 초기화 전압(Vinit)이 제1 노드(N1)에 인가된다.The
감지 출력부(850)는 상기 주사 신호에 의하여 선택된 행의 광 센싱 회로들로부터 각각의 데이터 출력 라인들(O[1]…O[m])을 통하여 각각의 출력 전류(Iout)들을 인가받는다. 상기 인가된 출력 전류(Iout)들은 상기 감지 출력부(850)에서 상기 출력 전류(Iout)들에 해당하는 휘도 데이터로 다시 변환된다. 예를 들면, 커패시터에 전류를 인가하여 상기 커패시터 양단의 전압을 검출하고, 상기 검출한 전압에 해당하는 휘도 데이터로 변환하는 것이 가능하다. 또는 상기 출력 전류(Iout) 자체의 크기를 검출하여 휘도 데이터로 변환하는 것도 가능할 것이다. 상기 휘도 데이터로 변환하는 방법은 예시적인 것으로 다양하게 변경하는 것이 가능할 것이다. 상기 변환된 휘도 데이터는 상기 컨트롤러(810)로 제공되어 손가락의 접촉 여부를 판단할 수 있도록 한다.The
이와 같이, 화소 회로와 광 센싱 회로를 동시에 형성하여 동일한 공정으로 형성하는 것에 의하여 터치 패널의 제조 공정을 단순화 할 수 있 있으며, 별도의 패널을 필요로 하지 않아 두께를 줄일 수 있게 된다.As such, by forming the pixel circuit and the light sensing circuit simultaneously and forming the same process, the manufacturing process of the touch panel can be simplified, and the thickness can be reduced without requiring a separate panel.
또한 화소 회로와 광 센싱 회로가 주사 라인을 공유함으로 인하여 터치 패널의 구동에 필요한 배선의 수 및 구동 신호를 생성하기 위한 구동 장치의 수를 줄일 수 있게 된다. In addition, since the pixel circuit and the light sensing circuit share the scan lines, the number of wirings required for driving the touch panel and the number of driving devices for generating driving signals can be reduced.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.The above detailed description and drawings are merely exemplary of the present invention, but are used only for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical protection scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 온도에 따른 포토 다이오드에 흐르는 전류의 차이를 나타내는 그래프이다.1 is a graph illustrating a difference in current flowing through a photodiode according to temperature.
도 2는 손가락이 접촉한 부분의 터치 패널의 온도 변화를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a temperature change of a touch panel at a portion where a finger contacts.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an optical sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating an optical sensing circuit according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 센싱 회로를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an optical sensing circuit according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로를 구동하기 위한 구동신호의 파형도 및 제1 노드의 전위를 나타내는 도면이다.6 is a waveform diagram of a driving signal for driving an optical sensing circuit and a potential of a first node according to an embodiment of the present invention.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로의 포토 다이오드에 흐르는 전류를 나타내는 그래프이다.7 (a) and 7 (b) are graphs showing a current flowing in a photodiode of an optical sensing circuit according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 센싱 회로를 포함하는 터치 패널을 나타내는 도면이다.8 illustrates a touch panel including an optical sensing circuit according to an embodiment of the present invention.
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